小型灌區農田水利渠道設計與施工分析

【摘要】在我國，農田水利的建設是國家水利事業發展中的關鍵組成部分，在水利事業中占比重十分大，同時也為農業的發展提供了重要的生產支撐。鑒于此，文中首先進行了小型灌區農田水利渠道的設計原則分析，其次進行了小型灌區農田水利渠道設計分析，包括小型灌區農田水利渠道的U型槽設計、橫斷面尺寸設計、渠道斷寬深壁設計三個方面，最后進行了小型灌區農田水利渠道的施工探究，包括混凝土U型槽的施工流程及要點、現澆砼襯砌施工流程及要點以及漿砌石支砌施工流程及要點，旨在提升農田水利灌溉效率。

【關鍵詞】小型灌區農田；農田水利；渠道設計

前言：

伴隨著我國農業經濟的不斷發展進步，傳統的農業生產向自動化靠攏已經成為了必然趨勢。而在生產的過程中，灌溉就成為農作物生長期間必不可少的環節，該環節的開展不僅提升了農民的生產種植效率，同時也為我國整體農業事業的發展水平提升奠定了堅實的基礎。但是在現階段中，在諸多因素的影響下，我國農田水利渠道的建設質量并不理想，其中農田水利渠道的設計工作質量不高是影響工程建設質量的首要問題。基于此，針對小型灌區農田水利渠道設計與施工這一課題進行深入分析具有重要現實意義。

一、小型灌區農田水利渠道設計原則

在型灌區農田水利渠道設計過程中，由于該項工程是一項十分繁雜的項目，在現場施工中，需要綜合多方面的因素進行去推進施工，才能確保工程竣工后的效益最大化[1]。此時，為了確保農田灌溉功能，應該在設計工作開展的過程中嚴格遵守以下幾點設計原則：其一，保障水資源利用的最大化，提升水資源的利用效益，降低水資源的浪費，擴大水利渠道的灌溉覆蓋面積。其二，在設計時需要充分考慮渠道功能的多樣化。在進行渠道的設計時，設計人員在確保水利項目滿足農田灌溉需求之外，還應該將其在生活用水提供、防洪排澇方面的功能考慮進去。

二、小型灌區農田水利渠道設計分析

（一）小型灌區農田水利渠道的U型槽設計

在小型灌區農田水利渠道的U型槽斷面的設計工作開展過程中，為了確保工程的設計質量，作為設計人員，首先應該將工程項目渠道中的縱斷面上的渠底部、渠道頂高位置以及這類工程的其他設計工作重視起來。在這一過程中水利渠道底部的高程計算方法是利用水位的高程參數計算得出工程設計水深參數值，繼而得出渠底的設計參數[2]。與此同時，渠道的頂部高程參數計算方法是利用水位的高程與水位的超高a來相加得出的。此時，水位的高程是由地面的高程與灌溉水渠的高程h，再加上各個層級渠道的坡度參數、坡長度以及水頭的損失之和。另一方面，在進行小型灌區農田水利渠道的斗渠、支渠和干渠的渠道流量設計時，為了確保渠道流量的設計質量，應將損耗流量及凈流量的相加之和作為設計標準，之后在嚴格按照小型灌區農田水利渠道的占地面積以及施工現場狀況進行設計細節的優化。

（二）小型灌區農田水利渠道的橫斷面尺寸設計

在小型灌區農田水利渠道橫斷面的尺寸設計過程中，作為工程的設計人員，在具體流量的設計期間應該嚴格按照均勻流原理開展相應的尺寸設計工作，此時需要應用下列公式（1）推進設計工作：

（1）

在公式（1）中，A指代的是渠道過水斷面的實際計算面積，R指代的是水利渠道中的水力半徑參數，i指代的是水利渠道的比降參數。在這類數值的整理過程中能夠發現，在水利渠道工程施工的過程中，工程造價的可靠性，與渠道設計期間的各類參數值統計必然具有很大的聯系，同時，該類參數的設計處理，也是節省工程項目施工成本投入的重要方式[3]。另一方面，在小型灌區農田水利渠道橫斷面的尺寸設計期間，公式（1）中各類數值的設計，也會對后續施工設計中的邊坡系數、渠道中渠床的寬度和深度、渠道自身的糙率確定產生重要的影響。

（三）小型灌區農田水利渠道的渠道斷寬深壁設計

在小型灌區農田水利工程的渠道斷寬深壁設計過程中，首先需要考量的就是工程在竣工投入使用時需要滿足的水利最優目標，在這一背景下，進行水利最優設計時，就需要保障渠道斷面的寬度和深度之間的比例。在小型灌區農田水利項目類型的工程設計時，通常會按照下列公式（2）中的計算方法進行設計：

β0=2（-m）

在公式（2）中，m指代的是農田水利渠道的在垂直方向上的精確投影長度參數值，該項參數值的確定，能夠快速確定出相應的渠道邊坡系數的同時，由此可見其是渠道邊坡系數的決定性因素。另一方面，農田水利渠道的在垂直方向上的精確投影長度參數值的確定，與邊坡系數之間主要呈現反比例關系，那么為了保障農田水利渠床的穩定性，作為設計人員還應該提前確定出精確的流數參數Vd，其應滿足如下的要求：

VCS>Vd>Vcd

在上述要求中，VCS指代的是計算中的不淤流速，而Vcd指代的則是計算過程中的不沖流速。

三、小型灌區農田水利渠道的施工探究

（一）混凝土U型槽的施工流程及要點

在進行混凝土U型槽的施工時，應按照：①U型槽預制質量控制→②渠道放樣控制→③溝渠開挖控制→④U型槽安裝技術→⑤回填土施工技術→⑥現澆混凝土壓頂技術。

在這一施工流程中，①中的施工要點在于機械設備與材料方面著手，選用最合適的施工材料，并做好U型槽的養護工作。②中的施工要點需要在于各個放樣點中進行嚴格的參數比對，將參數控制在允許偏差之內，對于渠道底部開挖的深度要更加關注。③中的施工要點在于嚴格控制放樣的結果，選擇合適的渠段土方開挖工作。④中的施工要點在于U型槽的安裝技術應用，在后期的勾縫作業中，應該采用1：2.5的水泥砂漿進行涂刷。⑤中的施工要點在于禁止將含有大石塊的樹根或雜草土壤參雜到回填土中。⑥中的施工要點在于提升U型槽的穩定性。

（二）現澆砼襯砌施工流程及要點

在進行現澆砼襯砌施工時，應該按照以下施工流程進行施工：①做好施工前準備→②進行土方工程的施工→③做好相應的材料質量控制工作→④砼澆筑施工。

在施工流程①中，施工人員需要嚴格按照相應的組織設計規范進行工程使用相關的用電、水、機械設備的準備工作，同時做好相應的臨時性、永久性排水設施。在流程②中，進行襯砌渠道施工時，由于多數的施工任務都是新筑填方渠道，那么渠道及土方的放樣和后天工作就需要重點開展。具體而言，首先需要在土方施工前完成渠道的放樣工作，利用經緯儀將渠道中心的控制線確定出來，將中心樁在直線段距離50m設置一個，在彎道處距離5m設置一個中心樁。其次，在土方回填的過程中，清理干凈渠床，設計渠道的坡度及夯實度。在渠道的回填土質選擇時，需要選用能夠確保土壤含水率達標的方案。在流程③中，應該使用水泥、碎石、外加劑，水泥一般為325、425號。碎沙石需要具有耐久性佳、質地堅硬的特點。外加劑應該選用M型減水劑、PC-2型引氣劑，旨在優化農田水利渠道的抗滲和抗凍能力。在流程③中，應該在施工之前設計模板制作并安裝完成，將誤差控制在10mm以內。在澆筑砼中，需要先潤濕渠床，降低澆筑砼水分蒸發的速度。當模板拆除之后，一定要確保砼具有相應的強度，做好養護工作。

（三）漿砌石支砌施工流程及要點

在漿砌石支砌施工過程中，應該按照以下施工流程進行施工：①土方開挖→②漿砌石施工。

在施工流程①中，需要確保整個開挖過程與邊坡施工標準相符合，按照施工現場的區域地質狀況去選用更為適宜的支護結構，包括打樁、支擋板等，借以降低塌方事故發生。在此期間，還應該做好相應的施工檢測工作，有效矯正開挖平均標高和尺寸設置中存在的問題。在施工流程②中，首先需要做好石料的選擇，選用堅實、沒有裂紋或風化剝落層痕跡的石料，清潔好石料表面。其次，在正式砌筑之前，需要先在基礎面之上鋪設一層厚度在3-5cm之間的稠砂漿。正式砌筑之時，潤濕石料提升其粘結性，運用坐漿法進行分層砌筑，施工推進順序為角石-面石-腹石。在具體的填筑施工開始之前，需要將座漿鋪設完成，用灰漿將石料之間的縫隙填滿至30%-50%，再使用錘子將石片敲擊到灰縫之中。

總結：

綜上所述，在農業生產過程中，水利渠道具有十分重要的作用。在我國內，小型的灌區數量十分多，為了有效確保農業的正常發展，提升對于小型灌區農田水利渠道的設計工作重視程度已經迫不及待。在這一基礎上，作為工程的設計熱源，一定要提升自身的設計水平，才能為后期的施工提供有效的保障，最終提升農田水利事業的設計及施工質量。

參考文獻：

[1]左員勛.分析貴州省銅仁市碧江區小型灌區農田水利渠道設計及施工[J].低碳世界，2017，26（34）：140-141.

[2]黃文貴.小型灌區農田水利渠道現澆矩型斷面施工分析[J].黑龍江水利科技，2017，31（9）：155-156.

[3]白光劍.小型灌區農田水利渠道施工中的滲透因素及防滲對策[J].建筑工程技術與設計，2016，27（8）：120-121.